一种双模态融合的血管成像系统技术方案

本发明专利技术属于血管成像领域，尤其是一种双模态融合的血管成像系统，针对现有的单一模态的血管检测技术测量信息少、以及现有IV

【技术实现步骤摘要】
一种双模态融合的血管成像系统


[0001]本专利技术涉及血管成像
，尤其涉及一种双模态融合的血管成像系统。

技术介绍

[0002]成像技术的发展与进步大大推动了人类对疾病的临床诊断、病理认知与治疗，从而显著减少了病人的痛苦并延长了人类的预期寿命。在血管成像方面，较常见的无创血管造影技术有CT血管造影和磁共振成像，它们可用于评估血管疾病的临床分期，并探测病灶的位置、组织形态信息和周围的血流动力学信息。血管内成像技术主要包括血管内超声(Intravascular Ultrasound,IVUS)和血管内光学相干断层成像(Intravascular Optical coherence tomography,IVOCT)技术。它们具有更好的分辨率，可更精细地直接观察病灶发展过程中的组织结构特征和组织结构变化等。IVUS的分辨率约为100
‑
200μm。IVOCT的分辨率可到达约10μm，可准确地检测病灶内部的组织结构。然而，无创血管造影技术的分辨率(约400μm
‑
1cm)往往不足以直接获取病灶的微小形态特征。IVUS的分辨率不足以准确测量病灶中的微小结构。IVOCT的视场和成像深度较小，难以获得病灶在全身中的位置、全貌和周围大视野的血流动力学参数等宏观信息。综上所述，常见的单一模态在体成像技术无法准确全面地测量血管内病灶的组织信息，这阻碍了对病灶的精准评估与相关疾病的准确诊断。
[0003]偏振光敏感光学相干断层成像(Polarization
‑
Sensitive Optical coherence Tomography,PS
‑
OCT)是OCT系统功能扩展的结果，它不仅可以获得一般OCT系统检测的生物信息，还可以通过检测生物组织对光偏振状态的影响来获得额外的生物信息，包括：组织的双折射性、快光轴方向、去偏振度等。因此，PS
‑
OCT的血管内成像，即血管内偏振光敏感光学相干断层成像(IV
‑
PS
‑
OCT)，可提供更全面的诊断信息。在现有方法中，IV
‑
PS
‑
OCT成像需使用CT血管造影对病灶进行定位，再通过CT影像导航PS
‑
OCT探头至病灶处。该方法需使用X射线，不仅对患者和医生产生电离辐射伤害，且无法对病灶的宏观信息进行较为全面的测量。
[0004]磁粒子成像技术(Magnetic particle imaging，MPI)是新兴的成像设备，它通过追踪注射到血管内的超顺磁性氧化铁纳米颗粒(superparamagnetic iron oxide nanoparticle，SPIO)的运动轨迹可实现血管造影和血流动力学的测量。MPI对血管的测量可在无电离辐射的情况下发现病灶位置，导航IV
‑
PS
‑
OCT探头至病灶处，并补足IV
‑
PS
‑
OCT成像缺失的宏观测量信息，包括：病灶的整体形态、血液粘度和附近的血流动力学信息等，因此，MPI和IV
‑
PS
‑
OCT双模态融合成像有望对血管病灶进行更全面的在体检测，从而帮助更深刻地研究血管疾病机理并更准确地在体评估疾病的风险层级。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在单一模态的血管检测技术测量信息少、以及现有IV
‑
PS
‑
OCT检测过程中使用CT造成电离辐射伤害的缺点，而提出的一种双模态融合的血管成像系统。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0007]一种双模态融合的血管成像系统，包括IV
‑
PS
‑
OCT子系统、MPI子系统和控制子系统，IV
‑
PS
‑
OCT子系统包括激光器、单模光纤、第一光纤耦合器、偏振控制器、第一光环行器、准直器、减光镜、聚焦透镜、反射镜、光纤终端、偏振调制器、第二光环行器、第二光纤耦合器、第一偏振分光棱镜、第二偏振分光棱镜、第一平衡光探测器、第二平衡光探测器、导管和探头，激光器通过单模光纤与第一光纤耦合器连接，第一光纤耦合器通过单模光纤与偏振控制器和偏振调制器连接，偏振调制器通过单模光纤和第二光环行器连接，第二光环行器通过导管和探头连接，并且通过单模光纤与第二光纤耦合器连接，所述偏振控制器通过单模光纤与第一光环行器连接，第一光环行器通过单模光纤同时与第二光纤耦合器和准直器连接；准直器、减光镜、聚焦透镜与反射镜依次同轴相互平行放置；探头包括单模光纤、梯度折射率透镜、透明外护套、棱镜、微型电机和超顺磁性涂层，MPI子系统包括第一扫描线圈、第一永磁体、第二扫描线圈、激励线圈、第三扫描线圈、第四扫描线圈、第二永磁体和接收线圈，控制子系统包括终端电脑PC、多通道数据采集卡DAQ和扫描光路控制装置，终端电脑PC与多通道数据采集卡DAQ和扫描光路控制装置连接；多通道数据采集卡DAQ与扫描光路控制装置连接；扫描光路控制装置的控制端口与微型电机连接。
[0008]优选的，所述激光器激光的中心波长为450
‑
1800nm，波长的半峰全宽范围为45
‑
400nm。
[0009]优选的，所述导管内部设有单模光纤。
[0010]优选的，所述探头还包括扫描光路，扫描光路由梯度折射率透镜和棱镜组成。
[0011]优选的，所述微型电机安装在探头远端与棱镜相连，超顺磁性涂层位于探头远端表面。
[0012]优选的，所述超顺磁性涂层的制备方法为：将聚乙烯醇溶液加热并搅拌12小时以上；该溶液冷却到室温后，加入二甲基亚砜和超顺磁性氧化铁，并在室温下搅拌，然后，将反应的混合溶液进行透析，并将透析液与异丙醇混合；使用磁体分离该混合溶液中的含铁物质与不含铁的杂质；最后，将分离的含铁部分掺入到清漆中；此方法只是多种制备磁性涂层方法中的一种。
[0013]优选的，所述多通道数据采集卡DAQ至少包括第一模拟接收通道IO0、第二模拟接收通道IO1、第三模拟接收通道IO2和第四模拟接收通道IO3以及触发输出通道Tri，还可以包括第一模拟输出通道AO0、第二模拟输出通道AO1和第三模拟输出通道AO2。
[0014]优选的，所述成像系统包含以下步骤：
[0015]步骤1，将血管内的IV
‑
PS
‑
OCT探头放入MPI子系统的成像视野内；
[0016]步骤2，开启IV
‑
PS
‑
OCT子系统的实时成像；同时，通过MPI成像技术进行血管造影并探测血管内IV
‑
PS
‑
OCT探头的超顺磁性涂层信号；
[0017]步骤3：使用步骤2得到的MPI信号进行三维图像重建，同时获得血管影像及IV
‑
PS
‑
OC本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双模态融合的血管成像系统，包括IV
‑
PS
‑
OCT子系统、MPI子系统和控制子系统，其特征在于，所述IV
‑
PS
‑
OCT子系统包括激光器(101)、单模光纤(102)、第一光纤耦合器(103)、偏振控制器(104)、第一光环行器(105)、准直器(106)、减光镜(107)、聚焦透镜(108)、反射镜(109)、光纤终端(110)、偏振调制器(111)、第二光环行器(112)、第二光纤耦合器(113)、第一偏振分光棱镜(114)、第二偏振分光棱镜(115)、第一平衡光探测器(116)、第二平衡光探测器(117)、导管(118)和探头(119)，激光器(101)通过单模光纤(102)与第一光纤耦合器(103)连接，第一光纤耦合器(103)通过单模光纤(102)与偏振控制器(104)和偏振调制器(111)连接，偏振调制器(111)通过单模光纤(102)和第二光环行器(112)连接，第二光环行器(112)通过导管(118)和探头(119)连接，并且通过单模光纤(102)与第二光纤耦合器(113)连接，所述偏振控制器(104)通过单模光纤(102)与第一光环行器(105)连接，第一光环行器(105)通过单模光纤(102)同时与第二光纤耦合器(113)和准直器(106)连接；准直器(106)、减光镜(107)、聚焦透镜(108)与反射镜(109)依次同轴相互平行放置；探头(119)包括单模光纤(128)、梯度折射率透镜(129)、透明外护套(130)、棱镜(131)、微型电机(132)和超顺磁性涂层(133)，MPI子系统包括第一扫描线圈(120)、第一永磁体(121)、第二扫描线圈(122)、激励线圈(123)、第三扫描线圈(124)、第四扫描线圈(125)、第二永磁体(126)和接收线圈(127)，控制子系统包括终端电脑PC、多通道数据采集卡DAQ和扫描光路控制装置，终端电脑PC与多通道数据采集卡DAQ和扫描光路控制装置连接；多通道数据采集卡DAQ与扫描光路控制装置连接；扫描光路控制装置的控制端口与微型电机(132)连接。2.根据权利要求1所述的一种双模态融合的血管成像系统，其特征在于，所述导管(118)内部设有单模光纤。3.根据权利要求2所述的一种双模态融合的血管成像系统，其特征在于，所述探头(119)还包括扫描光路，扫描光路由梯度折射率透镜和棱镜组成。4.根据权利要求3所述的一种双模态融合的血管成像系统，其特征在于，所述微型电机(132)安装在探头(119)远端与棱镜(131)相连，超顺磁性涂层(133)位于探头(119)远端表面。5.根据权利要求4所述的一种双模态融合的血管成像系统，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李玮，张水兴，田捷，杨志云，黄文慧，
申请(专利权)人：暨南大学附属第一医院广州华侨医院，
类型：发明
国别省市：